Dreidimensionale kinematische Charakterisierung einer Objektaufnahmeaufgabe mittels Motion Capture

Summary

Dieses Protokoll präsentiert einen standardisierten Ganzkörper-Motion-Capture-Ansatz zur Bewertung der Objektaufnahmeaufgabe und veranschaulicht, wie unterschiedliche Bewegungsstrategien und kompensatorische Muster während dieser gemeinsamen funktionalen Aktivität quantitativ charakterisiert werden können.

Abstract

Die Objektaufnahme ist eine grundlegende Aktivität des täglichen Lebens, die Koordination von Rumpf, Unter- und Obergliedmaßen, Gleichgewicht und visuomotorischer Kontrolle in einer einzigen, ökologisch gültigen Bewegung integriert. Trotz ihrer Relevanz bleiben standardisierte Protokolle zur quantitativen Bewertung von Objektaufnahmestrategien mittels Ganzkörper-Motion Capture begrenzt. Ziel dieses Protokolls ist es, eine standardisierte Methode zur Erfassung und Analyse der Objektaufnahmeaufgabe mittels vollständiger dreidimensionaler Bewegungserfassung zu demonstrieren und zu illustrieren, wie verschiedene Bewegungsstrategien identifiziert und klassifiziert werden können. Das Protokoll beschreibt die Vorbereitung des Teilnehmers, die umfassende Platzierung von Markern, die Ausführung von Aufgaben und repräsentative kinematische Analysen. Dreißig Teilnehmer führten die Aufgabe zur Objektaufnahme durch, bei der vierzehn kinematische Variablen gesammelt wurden. Bewegungsstrategien wurden in Kniebeuge-dominante, Scharniere-dominante und hybride Muster unterteilt, die unterschiedliche und intermediäre Ansätze entlang eines Laufplans repräsentieren. Repräsentative Ergebnisse zeigen deutliche Unterschiede in der Gelenkkinematik zwischen den Strategiegruppen, insbesondere am Knie und Knöchel, mit zusätzlichen Beiträgen durch die Bewegung des Oberkörpers. Unterschiede zwischen dominanten und nicht-dominanten Handbedingungen verdeutlichen zudem die Sensibilität der Aufgabe gegenüber kompensatorischen Bewegungsanpassungen. Dieses Protokoll bietet einen praktischen und reproduzierbaren Rahmen zur Bewertung von Objektaufnahmestrategien und der Ganzkörperkoordination während der funktionellen Bewegung.

Introduction

Die Beurteilung menschlicher Bewegung ist zentral für klinische und wissenschaftliche Bewertungen der muskuloskelettalen und funktionellen Gesundheit¹. Traditionell beruhte die Bewegungsbewertung weitgehend auf visueller Beobachtung, die zwar klinisch wertvoll ist, aber von Natur aus subjektiv, vom Bewertenden beeinflusst und in ihrer Fähigkeit, subtile Koordinationsmuster konsequent zu erfassen, eingeschränkt ist. Motion-Capture-Technologien, einschließlich markerbasierter und markerloser Systeme, ermöglichen eine detaillierte und quantitative Analyse der Ganzkörperbewegungen mit zunehmender Zugänglichkeit 2,3,4,5.

Bei der Übersetzung dieser Werkzeuge in klinische und Forschungsumgebungen werden praktische Einschränkungen wie verfügbarer Platz, Bewertungszeit und einfache Aufgabenausführung zu wichtigen Überlegungen. Funktionale Aufgaben, die kurz sind, nur minimale Vorbereitung erfordern und dennoch reichhaltige Informationen über die Bewegungskoordination liefern, sind daher besonders wertvoll. In diesem Zusammenhang stellt die Objektaufnahme-Aufgabe eine einfache und zeiteffiziente Bewegung dar, die die integrierte Ganzkörperfunktion erfasst. Er ist ein Standardposten, der in der Berg-Bilanz und den damit verbundenen Zielbilanzmaßen ^6,7,8 enthalten ist.

Im Alltag ist das Aufheben eines Objekts vom Boden eine grundlegende Tätigkeit, die eine koordinierte Kontrolle des Rumpfes, der unteren Gliedmaßen und der oberen Extremitäten sowie Gleichgewichts- und visuomotorischer Integration erfordert. Die Aufgabe kombiniert Vorwärtsbeugen, kontrolliertes Absenken, Reichweite und Greifen, Objekthandhabung und die Rückkehr zum Stehen in einer einzigen kontinuierlichen Bewegung, wodurch bedeutende mechanische Anforderungen an die Lendenwirbelsäule und die Hauptgelenke der Untergliedmaße gestellt werden, während die Funktion der oberen Gliedmaßen und die Haltungskontrolle aktiviert^werden.

Pick-up-Strategien sind seit langem zentral für die Arbeitsgesundheit und Ergonomie, bilden die Grundlage für Beugen und manuelles Handhaben und sind eng mit der muskuloskelettalen Gesundheit, insbesondere Rückenschmerzen, sowohl durch beitragende als auch durch adaptive Mechanismen verbunden¹⁰. Darüber hinaus wurde unter den Elementen der Berg-Balance und verwandter objektiver Gleichgewichtsmaße gezeigt, dass die Aufhebobjekt-Aufgabe bei älteren^{Erwachsenen im Alter von 11} Jahren am stärksten zwischen Fallern und Nicht-Stürzern unterscheidet. Trotz ihrer Relevanz für die alltägliche Funktion wird die Pick-up-Aufgabe jedoch oft qualitativ bewertet oder in zusammengesetzte Funktionstests eingebettet, was ihre Reproduzierbarkeit und quantitative Interpretation in den Studien einschränkt¹².

Die Ganzkörper-Bewegungserfassung ermöglicht eine detaillierte Charakterisierung koordinierter segmentaler Bewegungen während funktionaler Aufgaben, sodass Bewegungsstrategien objektiv beschrieben werden können, anstatt^{daraus zu schließen}. Standardisierte Protokolle zur Erfassung und Klassifizierung von Abnehmungsstrategien mittels Ganzkörperkinematik bleiben begrenzt. Dieser Artikel demonstriert eine standardisierte Aufgabe zur Objektaufnahme mittels Ganzkörper-Motion-Capture und zeigt, wie unterschiedliche Bewegungsstrategien anhand der Ganzkörperkinematik identifiziert und klassifiziert werden können.

Obwohl die Aufgabe breite Anwendungsmöglichkeiten hat, konzentriert sich die vorliegende Arbeit darauf, das Protokoll zu demonstrieren und repräsentative Bewegungsstrategien zu veranschaulichen, anstatt klinische Ergebnisse zu bewerten. Darüber hinaus demonstrieren wir die für diese Aufgabe verwendete Ganzkörper-Marker-Platzierung und bieten so Forschern und Klinikern eine praktische Referenz, die Goldstandard-Marker-basierte Motion Capture für die Analyse von funktionellen Ganzkörperbewegungen implementieren möchten. Ein markerbasiertes, ganzkörperbasiertes dreidimensionales Motion-Capture-System mit einem umfassenden reflektierenden Markersatz wurde zur Erfassung kinematischer Daten verwendet (Abbildung 1).

Protocol

Die Studie (IRB-2018-04-014) wurde vom institutionellen Überprüfungsgremium der Nanyang Technological University, Singapur, genehmigt und gemäß den ethischen Standards der Erklärung von Helsinki von 1964 oder vergleichbaren ethischen Standards durchgeführt. Alle Teilnehmer haben vor der Teilnahme eine schriftliche informierte Einwilligung eingereicht.

1. Teilnehmervorbereitung

HINWEIS: Die Aufgabe besteht darin, dass die Teilnehmer einen standardisierten Gegenstand in angenehmem Tempo vom Boden aufheben, wieder stehen und den Gegenstand übergeben, wie in Abschnitt 7 beschrieben.

1. Bitte den Teilnehmer, ein Hemd und leichte Shorts zu tragen, um eine genaue Platzierung und Visualisierung der reflektierenden Marker zu ermöglichen (Abbildung 2A).
2. Stellen Sie sicher, dass der Teilnehmer barfuß ist.
3. Weisen Sie den Teilnehmer an, reflektierende Zubehörteile wie eine Armbanduhr zu entfernen.
4. Erfassen Sie die anthropometrischen Daten der Teilnehmer, wie sie vom Motion-Capture-System gefordert werden (z. B. Größe, Gewicht), und dokumentieren Sie die Handdominanz.
   HINWEIS: Für Teilnehmer mit Bescheidenheitsbeschränkungen kann ein Ganzkörper-Motion-Capture-Anzug anstelle eines Singlets und einer Shorts verwendet werden.

2. Teilnehmerüberprüfung und Sicherheitsüberprüfung

1. Weisen Sie den Teilnehmer an, eine kurze Strecke vom Prüfer in einem angenehmen, selbst gewählten Tempo zu gehen (Abbildung 2B).
2. Bitten Sie den Teilnehmer, sich umzudrehen und im gleichen Tempo zurück zum Prüfer zu gehen (Abbildung 2C).
3. Beobachten Sie den Teilnehmer während beider Gehrichtungen, um sicherzustellen, dass er ohne Hilfe gehen, drehen und das Gleichgewicht halten kann.
4. Bitten Sie den Teilnehmer, folgende Bewegungen nacheinander auszuführen: Den Hals nach oben ausstrecken, den Hals nach unten beugen, den Kopf nach links und rechts drehen und den Kopf zu beiden Seiten neigen (Abbildung 2D).
5. Bitten Sie den Teilnehmer, folgende Bewegungen nacheinander auszuführen: den Körper nach vorne beugen, den Körper nach hinten beugen, den Körper nach links und rechts drehen und seitlich zu beiden Seiten beugen (Abbildung 2E).
6. Beobachten Sie die Fähigkeit des Teilnehmers, Anweisungen zu befolgen und alle Bewegungen ohne Unbehagen oder offensichtliche Einschränkungen auszuführen.
7. Falls Bewegungseinschränkungen oder Schwierigkeiten festgestellt werden, dokumentieren Sie dies vor dem Handeln.
8. Sobald der Teilnehmer alle Bewegungen bequem und sicher ausgeführt hat, weist man ihn an, für die nächste Markierungsplatzierung stehen zu bleiben.
   HINWEIS: Dieses kurze Screening dient dazu, die Sicherheit der Teilnehmer zu bestätigen, die Fähigkeit zur Befolgung von Anweisungen zu bestätigen und offensichtliche Bewegungseinschränkungen vor der Ausführung der Aufgabe zu erkennen. Während dieser Phase werden keine Motion-Capture-Daten erfasst, und das Screening ist nicht als diagnostische Bewertung oder Ergebnismaßnahme gedacht.

3. Platzierung der Ganzkörpermarker

1. Weisen Sie den Teilnehmer an, sich vom Prüfer abzuwenden.
2. Stellen Sie sicher, dass der Teilnehmer in einer entspannten, aufrechten Haltung steht, wobei die Arme natürlich seitlich ruhen.
   HINWEIS: Insgesamt wurden 50 reflektierende Marker an anatomischen Orientierungspunkten und 10 Segmentclustern angebracht, um die Ganzkörperkinematik zu erfassen.
3. Palpatiere hintere anatomische Orientierungspunkte und platziere magnetische Basen nacheinander über den T4-, T8- und T10-Stachelfortsätzen, den linken und rechten hinteren oberen Darmbeinstacheln (PSIS) sowie der hinteren Fläche des Iliaca-Kamms, etwa 5–7,5 cm überquerend zum PSIS (Abbildung 3A).
4. Nachdem die hinteren magnetischen Basen positioniert sind, sichern Sie sie mit Klebeband (Abbildung 3B).
5. Überprüfen Sie die Mittellinienausrichtung, die bilaterale Symmetrie und das Wohlbefinden des Teilnehmers visuell, bevor Sie fortfahren.
6. Bitten Sie den Teilnehmer, sich umzudrehen und dem Prüfer zuzusehen, während er aufrecht steht.
7. Palpieren Sie die linken und rechten vorderen oberen Iliac-Stacheln (ASIS) und setzen Sie die magnetischen Basen beidseitig an.
8. Palpieren Sie den Xiphoid-Prozess und platzieren Sie eine magnetische Basis über diesem Wahrzeichen.
9. Sichern Sie die vorderen magnetischen Basen mit Klebeband.
10. Bitte den Teilnehmer, das Oberteil wieder anzuziehen und wieder in eine aufrechte Standhaltung zurückzukehren.
11. Palpieren Sie die zuvor platzierten magnetischen Basen durch die Kleidung und befestigen Sie nacheinander reflektierende Marker an den magnetischen Basen (Abbildung 3C).
12. Stellen Sie sicher, dass alle reflektierenden Markierungen fest auf ihren entsprechenden magnetischen Basen sitzen und sichtbar bleiben.
13. Bitten Sie den Teilnehmer, sich vom Prüfer abzuwenden und den Hals nach vorne zu beugen.
14. Palpieren Sie den siebten Halswirbel (C7) und setzen Sie einen reflektierenden Marker über dieses Wahrzeichen (Abbildung 4A).
15. Bitten Sie den Teilnehmer, wieder in eine neutrale Kopfposition zurückzukehren und sich dem Prüfer zuzuwenden.
16. Fasse das Brustbein ab und setze einen reflektierenden Marker über dieses Wahrzeichen.
17. Palpieren Sie die linken und rechten Akromionsprozesse und platzieren Sie reflektierende Markierungen beidseitig (Abbildung 4B).
18. Bitte den Teilnehmer, bequem zu sitzen und die rechte Handfläche über das linke Knie zu legen.
19. Palpieren Sie die medialen und lateralen Epikondyle des rechten Oberarmhumerus und setzen Sie reflektierende Markierungen über beide Orientierungspunkte.
20. Wiederholen Sie das Verfahren für den linken Ellbogen (Abbildung 4C).
21. Bitte den Teilnehmer, beide Hände bequem auf die Oberschenkel zu legen.
22. Palpieren Sie die radialen und ulnaren Styloid-Fortsätze und platzieren Sie reflektierende Markierungen beidseitig (Abbildung 4D).
23. Taste den Kapitatenknochen in der Hand ab und setze einen reflektierenden Marker auf jede Hand.
24. Setzen Sie einen reflektierenden Marker auf den Daumennagel und einen auf den Ringfingernagel jeder Hand (Abbildung 5A, B).
25. Während der Teilnehmer bequem sitzt, tastet man die medialen und lateralen Femurkondyle des rechten Knies ab und platziert reflektierende Markierungen über beiden Orientierungspunkten (Abbildung 5C).
26. Wiederholen Sie das Verfahren für das linke Knie.
27. Palpieren Sie die medialen und lateralen Malleolen des rechten Knöchels und platzieren Sie reflektierende Markierungen über beiden Orientierungspunkten (Abbildung 5D).
28. Wiederholen Sie den Eingriff für den linken Knöchel.
29. Tasten Sie die ersten, zweiten und fünften Mittelfußknochenköpfe des rechten Fußes ab und setzen Sie reflektierende Markierungen über jedes Orientierungspunkt.
30. Tasten Sie die mittlere Keilschriftform des rechten Fußes ab und setzen Sie einen reflektierenden Marker.
31. Palpieren Sie die Tuberosität der Kalksteine des rechten Fußes und setzen Sie einen reflektierenden Marker.
32. Wiederholen Sie die Schritte 29–31 für den linken Fuß, um die Platzierung der Fußmarkierungen abzuschließen (Abbildung 6A).
33. Befestigen Sie Markercluster beidseitig an Unterarm-, Oberarm-, Hand-, Oberschenkel- und Beinsegmenten (Abbildung 6B-D).
34. Sichern Sie jeden Cluster fest mit Gurten oder Klebeband.
35. Bitten Sie den Teilnehmer, dem Prüfer zuzusehen und geradeaus zu schauen.
36. Setzen Sie reflektierende Markierungen beidseitig auf das Stirnbein, direkt über den Augenbrauen.
37. Setzen Sie reflektierende Markierungen beidseitig auf das Schläfenbein (Abbildung 7A).
38. Überprüfen Sie alle Markierungen und Cluster visuell, um die korrekte Platzierung, Symmetrie und Sichtbarkeit zu bestätigen.
39. Sichern Sie alle Markierbasen mit Klebeband, um Verschiebung oder Ablösung während der Ausführung der Aufgabe zu verhindern.
40. Für alle direkt auf der Haut platzierten Marker (ohne magnetische Basen) und für auf der Haut positionierte Cluster werden die jeweiligen Positionen mit einem abwaschenden Hautmarker markiert, um die Platzierung zu dokumentieren und bei Bedarf eine gleichmäßige Neupositionierung zu ermöglichen (Abbildung 7B).
41. Achten Sie auf lockere Marker, Clusterbewegung oder Okklusion während der Stehhaltung.
42. Korrigieren Sie bei Bedarf eventuelle Platzierungsfehler oder unsichere Aufsätze.
43. Wenn keine Probleme festgestellt werden, gehen Sie zur Objektaufnahme-Aufgabe über.
    HINWEIS: Die oben beschriebene Markerplatzierung spiegelt den Arbeitsablauf wider, der in unserem Labor zur ganzkörper-kinematischen Erfassung der Objektaufnahmeaufgabe verwendet wird. Obwohl verschiedene Markierungssets in verschiedenen Laboren verwendet werden können, bleiben die Prinzipien der anatomischen Orientierungsidentifikation, Konsistenz und Verifikation wesentlich.

4. Aufbau des Motion-Capture-Systems

1. Stellen Sie die Motion-Capture-Kameras um das Aufnahmevolumen herum an, um die Ganzkörpersicht beim Vorwärtsbeugen, bei der Objektinteraktion und beim Zurückkehren zum Stehen zu gewährleisten.
2. Definieren Sie ein Aufnahmevolumen, das groß genug ist, um die gesamte Tonabnehmerbewegung ohne Verschluss aufzunehmen.
3. Kalibrieren Sie das Motion-Capture-System gemäß den Richtlinien des Herstellers, um das globale Koordinatensystem zu etablieren.
4. Überprüfen Sie, dass alle Kameras reflektierende Markierungen klar erkennen und dass sich im Aufnahmebereich keine unbeabsichtigten reflektierenden Objekte befinden.
   HINWEIS: Diese Systemeinrichtung erfolgt typischerweise vor oder parallel zur Platzierung des Markers durch den Teilnehmer, aber ein anderes Personal. Eine ausreichende Abdeckung der unteren Gliedmaßen, des Rumpfs und der oberen Gliedmaßen ist unerlässlich, um die vollständige Bewegungssequenz der Aufnahmeaufgabe zu erfassen.

5. Datenerfassung

1. Beginnen Sie mit der Motion-Capture-Aufnahme, bevor der teilnehmende Teilnehmer die Bewegung initiieren soll.
2. Beenden Sie die Aufnahme erst, nachdem der Teilnehmer die Aufgabe abgeschlossen hat.
3. Überprüfen Sie die Aufnahme, um sicherzustellen, dass alle Marker vorhanden sind, bevor Sie zur nächsten Aufnahme übergehen.
4. Wiederholen Sie das Verfahren für die gewünschte Anzahl von Aufnahmen.
   HINWEIS: Kontinuierliche Aufzeichnung gewährleistet eine vollständige Erfassung aller Aufgabenphasen und vermeidet Segmentierungsfehler, die auftreten können, wenn die Aufzeichnung während der Bewegung begonnen oder unterbrochen wird.

6. Statischer Prozess

1. Bitten Sie den Teilnehmer, im Aufnahmevolumen aufrecht zu stehen.
2. Weisen Sie den Teilnehmer an, beide Arme etwa 45° vom Körper entfernt zu entführen, die Ellbogen vollständig ausgestreckt und die Handflächen nach vorne gezeigt (Abbildung 8A).
3. Bitten Sie den Teilnehmer, zwei Sekunden still zu bleiben, während der Prüfer laut "eintausend, zweitausend" zählt.
4. Weisen Sie den Teilnehmer an, beide Arme weiter bis etwa 90° vom Körper entfernt zu entführen, wobei die Ellbogen ausgestreckt bleiben und die Handflächen nach unten zeigen (Abbildung 8B).
5. Bitten Sie den Teilnehmer, zwei Sekunden still zu bleiben, während der Prüfer laut "eintausend, zweitausend" zählt.
6. Weisen Sie den Teilnehmer an, beide Arme seitlich zu senken und in einer entspannten, neutralen Haltung zu stehen (Abbildung 8C).
   HINWEIS: Der statische Kalibrierungstest wird durchgeführt, um Segmentkoordinatensysteme zu etablieren, die Definition der oberen Gliedmaßengelenke zu verbessern und die Sichtbarkeit des Markers vor der dynamischen Ausführung der Aufgabe zu überprüfen.

7. Aufgabe zum Aufheben von Objekten

1. Platzieren Sie ein standardisiertes Objekt auf dem Boden an einer vordefinierten Stelle innerhalb des Aufnahmevolumens.
2. Bitten Sie den Teilnehmer, in einer bequemen, selbstgewählten Haltung aufrecht zu stehen und dem Objekt zuzuwenden (Abbildung 9A).
3. Geben Sie dem Teilnehmer folgende Anweisung: "Bitte heben Sie den Gegenstand in angenehmem Tempo vom Boden auf, kehren Sie in eine stehende Position zurück und übergeben Sie den Gegenstand."
4. Positioniere dich bequem sitzend oder kniend auf dem Boden, um das Objekt zwischen den Versuchen aufzuheben und neu zu positionieren und so eine gleichmäßige Platzierung sicherzustellen.
5. Erlauben Sie dem Teilnehmer, bei Bedarf eine Vertrautmachungsstudie durchzuführen.
6. Weisen Sie den Teilnehmer an, drei Versuche mit einer Hand durchzuführen (Abbildung 9B, C).
7. Weisen Sie den Teilnehmer an, die Aufgabe mit der anderen Hand für drei Versuche zu wiederholen (Abbildung 9D).
8. Planen Sie bei Bedarf kurze Ruhephasen zwischen den Prüfungen ein, um Müdigkeit zu minimieren.
   HINWEIS: Es werden keine Anweisungen zur Bewegungsstrategie gegeben, um natürliche Variationen im Objektaufnahmeverhalten zu ermöglichen. Obwohl sich dieses Protokoll auf kinematische Analyse konzentriert, kann die Aufgabe auch auf Kraftplatten ausgeführt werden, wenn kinetische Daten benötigt werden. In solchen Fällen können die Teilnehmer angewiesen werden, innerhalb vordefinierter Bereiche zu stehen, die mit den Kraftplatten ausgerichtet sind, wobei sie jeweils einen Fuß auf jede Kraftplatte setzen.

8. Datenreinigung, Kennzeichnung und Nachbearbeitung

1. Verwenden Sie die Qualisys Track Manager (QTM) Software, um die Marker gemäß Liang et al.¹³ zu beschriften.
2. Verwenden Sie Trajektorie-Editor-Funktionen, um fehlende Markierungsdaten sowohl aus der statischen als auch aus der Bewegungsdatei zu interpolieren. Stellen Sie sicher, dass alle Marker zu 100 % gefüllt sind.
3. Mit automatischer Identifikation von Markern (AIM)-Funktionen wird ein Modell generiert, das bei der Beschriftung nachfolgender Studien hilft.
4. Exportiere die bereinigten Daten als .c3d-Dateien (Abbildung 10).
5. Importiere die .c3d-Dateien in die Visual 3D (V3D) Professional Software.
6. Weisen Sie die Bewegungsdateien der entsprechenden Kalibrierungs- (statischen) Datei zu.
7. Wenden Sie einen Butterworth-Low-Pass-Filter (6Hz) auf alle rohen Markerdaten an.
8. Wenden Sie die Modelldatei (Zusatzdatei 1) an, um ein Hybridmodell auf die statische Datei und die zugewiesene Bewegungsdatei¹⁴ zu implementieren.
9. Mit der Funktion Compute Model Based Data berechnen Sie entsprechend den erforderlichen Gelenkwinkel.
   HINWEIS: Die Modelldatei wird als Supplementary File 1 bereitgestellt, damit Leser unser Modell replizieren können. Um das Modell zu verwenden, benenne die Dateiendung von ".txt" in ".mdh" um. Spezifische Schritte für Datenkennzeichnung, Modellerstellung, Filterung und Berechnung des Gelenkwinkels können je nach verwendeter Motion Capture- und biomechanischer Analysesoftware variieren.

9. Definition der Bewegungsphasen

1. Wenden Sie eine individuell entwickelte Pipeline an, die in V3D geschrieben wurde, um jede der sechs Wiederholungen in drei verschiedene Phasen zu unterteilen: 1) Abstieg, 2) Aufstieg, 3) Objektübergabe (Tabelle 1) (Abbildung 11).
2. Definieren Sie die rechte und linke Objektaufnahme, indem Sie die Handgelenksmarkierungen bewerten und in die speziell entwickelte Pipeline integrieren (Abbildung 12A, B).
3. Innerhalb derselben Pipeline werden die Spitzenpunkte der sagittalen Ebene des Torso-, Hüfte-, Knie- und Sprunggelenks unter Verwendung der zuvor identifizierten Abstiegs- und Aufstiegsereignisse exportiert und diese Ergebnisse nebeneinander getrennt (links vs. rechts; z. B. linke Hüftbeugung, rechte Hüftbeugung) sowie nach dominanter versus nichtdominanter Hand während der Aufnahmeaufgabe.
   HINWEIS: Markerverschiebungen und Gelenkkinematik werden als Signale zur Segmentierung der unterschiedlichen Phasen empfohlen. Die Anerkennung von Bewegungsvariationen bei der Aufgabenausführung wird gefördert, Signale mit großen Verschiebungen auszuwählen, um Rauschen zu überwinden.

10. Klassifikation der Pick-up-Strategien

1. Untersuchen Sie die Kinematik von Rumpf und Untergliedmaßen während der Abstiegsphase.
2. Klassifizieren Sie Aufnahmestrategien in folgende Kategorien basierend auf dem relativen Beitrag von Rumpfbeugung und Bewegung des unteren Gliedmaßengelenks:
   1. Kniebeuge-dominant (Abbildung 13A)
   2. Scharnier-dominant (Abbildung 13B)
   3. Hybrid (Abbildung 13C)
      HINWEIS: Obwohl die Objektaufnahme-Aufgabe das Potenzial hat, die Analyse mehrerer biomechanischer, neuromotorischer und koordinationsbezogener Ergebnisse zu unterstützen, konzentriert sich dieses Protokoll speziell darauf, zu zeigen, wie Aufnahmestrategien anhand von Rumpf- und Untergliedmaßenbewegungsmustern identifiziert und klassifiziert werden können, und bietet so eine normative Referenz.

Results

Dreißig Teilnehmer führten die Objektaufnahmeaufgabe durch, bei der 14 kinematische Variablen gesammelt wurden. Die Teilnehmer wurden anschließend in drei Strategiegruppen eingeteilt, die unterschiedliche und intermediäre Ansätze entlang eines Kontinuierlichs von Bewegungsstrategien repräsentierten, interpretiert als Kniebeuge-dominant (Gruppe 1), Scharnier-dominant (Gruppe 2) und hybride Strategien (Gruppe 3). Es wurden keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen h...

Discussion

Dieses Protokoll demonstriert einen standardisierten Ansatz zur Erfassung und Analyse einer Objektaufnahmeaufgabe mittels dreidimensionaler Ganzkörperbewegung und veranschaulicht, wie verschiedene Bewegungsstrategien quantitativ charakterisiert werden können. Die Teilnehmer wurden gezielt ausgewählt und gruppiert, um unterschiedliche und zwischenliegende Bewegungsstrategiemuster innerhalb der Stichprobe darzustellen. Die visuelle Inspektion der Gelenkkinematik zeigte, dass die Größe der ...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Box für Abholaufgabe	N/A	N/A	70 mm x 70 mm x 70 mm (Lx W x H) 3D-gedruckt mit Polylaktsäure (PLA) Filament (eSUN; Shenzhen Esun Industrial Co., China).
Clustermarker	Qualisys, AB	· 160146 Oberkörper & Mittelpunkt; 160145 Unterkörper & Mittelpunkt; 160149 SuperWrap für Cluster	Zu den Clustern gehörten zwei Oberkörper-Cluster (Oberarme) und vier Unterkörper-Cluster (zwei an den Oberschenkeln und zwei an den Schäften).
Cluster-Marker (benutzerdefiniert)	N/A	N/A	Speziell entwickelte Clustermarker zur Verfolgung des Handgelenks (RFA, LFA) und der Hand (RHMC, LHMC) wurden 3D-gedruckt mit Polylaktsäure (PLA)-Filament (eSUN; Shenzhen Esun Industrial Co., China).
Computerarbeitsplatz	Generika	NA	Intel Core i9 Prozessor, 32 GB RAM, 10 TB Festplatte, NVIDIA RTX2080
Doppelseitiges Klebeband	Qualisys, AB	160188 Doppelseitiges Klebeband	Zum Befestigen der Markerbasis an der Haut
Kraftplatte	Kistler	Typ 9260AA6	Zwei Platten (600 & mal; 500 x 50 mm) sind unter dem Boden eingelassen, je eine für jeden Fuß.
Hypoallergenes Klebeband für die Haut	3M	Mikropore
Markierungsbasis	Optitrack	M4-Markierungsbasis
Motion-Capture-System	Qualisys, AB	Miqus Video Aqus A12	x2, Full HD / 2 MP, Auflösung 1920 & Times; 1080 x12, 12 MP 300fps, Auflösung 4096 & Times; 3072, FOV 54 & Times; 42 & Grad; (motorisiert)
Neodymmagnete	Generika	N/A	Durchmesser 15 mm, Dicke 1 mm
Qualisys Track Manager (QTM)	Qualisys, AB	Version 2019	Die Software wird verwendet, um Bewegungen während des Experiments aufzuzeichnen und die Datennachbearbeitung durchzuführen.
Retroreflektierende Marker	Optitrack	12,7 mm (1/2) M4-Markierungen
Visual3D	HAS-Motion	Version 2021	Die Software wird verwendet, um biomechanische Modellierungen durchzuführen und die entsprechenden Gelenkwinkel zu erzeugen